CN112981222B

CN112981222B - 一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法

Info

Publication number: CN112981222B
Application number: CN202110175020.2A
Authority: CN
Inventors: 解生礼; 马秋波
Original assignee: Liaoyang Iron And Steel Co ltd
Current assignee: Liaoyang Iron And Steel Co ltd
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2041-02-09
Also published as: CN112981222A

Abstract

本发明公开了一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，是将高炉中冶炼的铁水在转炉中进行脱磷，再采用偏心底憋渣铁包进行渣铁分离，最后转入精炼铁水包进行脱硫，所述偏心底憋渣铁包包括成一体的内圆柱炉身、外圆柱炉身和炉底，所述内圆柱炉身比所述外圆柱炉身高10～20cm；所述内圆柱炉身的外壁和所述外圆柱炉身的内壁相切，两者之间的间隙形成出铁通道；所述内圆柱炉身顶部设有炉盖；所述外圆柱炉身设有耳轴；所述炉底由弧形炉底和水平炉底组成，所述弧形炉底沿所述外圆柱炉身中心线偏心设置，偏心角度为15～20°。本发明工艺过程简单、操作性强，脱磷效果和脱硫效果优异，整个过程热量损失少，节能环保。

Description

一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体涉及一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法。

背景技术

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。随着能源交通等高端制造业的发展，对球墨铸铁的应用越来越广泛，同时对其质量也提出了更高的要求。不同的用户对球墨铸铁中的碳、硅、锰、磷、硫等元素成分会有不同的要求，为满足用户的要求，就必须通过技术手段对这些成分(尤其是磷、硫)进行控制。目前利用低磷铁矿生产的球墨铸铁其磷含量很难满足用户需求，因此，冶炼中须对铁水进行脱磷处理。此外，由于冶炼用焦炭含有一定的硫，铁矿石原料也含有一定的硫，在炼铁高炉中通过提高碱度和控制温度来改善脱硫，既不经济，也不易达到预期效果。现有提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法一般是采用控制碱度、铁水过热区温度以及出铁温度等措施，但实际过程往往操作繁琐且不同批次获得的铁水性能结果不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，成分调节能力强，可以满足多重需求。本发明的技术方案为：

一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，是将高炉中冶炼的铁水在转炉中进行脱磷，再采用偏心底憋渣铁包进行渣铁分离，最后转入精炼铁水包进行脱硫，所述偏心底憋渣铁包包括成一体的内圆柱炉身、外圆柱炉身和炉底，所述内圆柱炉身比所述外圆柱炉身高10～20cm；所述内圆柱炉身的外壁和所述外圆柱炉身的内壁相切，两者之间的间隙形成出铁通道；所述内圆柱炉身顶部设有炉盖；所述外圆柱炉身设有耳轴；所述炉底由弧形炉底和水平炉底组成，所述弧形炉底沿所述外圆柱炉身中心线偏心设置，偏心角度为15～20°。

进一步地，所述方法具体包括以下步骤：

(1)将烧结矿、球团矿、焦炭和喷煤加入高炉中冶炼成铁水；

(2)将铁水除表面浮渣后转移至转炉中，控制温度在1300～1400℃，加入脱磷剂继续冶炼，并喷吹氧气一段时间，监测铁水磷、钛、锰含量达标后出铁；

(3)出铁后将铁水转移至偏心底憋渣铁包中进行渣铁分离，并检测分离后的铁水中碳、硅、硫含量；

(4)将渣铁分离后的铁水转入精炼铁水包中进行精炼，以氩气为载体，喷吹氧化镁粉、硅粉、炭粉进行脱硫、增硅、增炭处理。

进一步地，所述步骤(2)中加入的脱磷剂为铁酸钙或烧结矿与生石灰，其中，铁酸钙或烧结矿的加入量为铁水质量的2～3％，生石灰的加入量为铁水质量的1～1.5％。

优选地，所述步骤(2)中加入的脱磷剂为铁酸钙与生石灰，其中，铁酸钙的加入量为铁水质量的2.5％，生石灰的加入量为铁水质量的1.3％。

优选地，所述步骤(2)中铁水加入转炉后，先将入铁酸钙或烧结矿，待铁水温度降至1300～1400℃，再加入生石灰继续冶炼。

进一步地，所述烧结矿为RO2.0～2.2的高碱度烧结矿。

进一步地，所述步骤(2)喷吹氧气的控制条件为：氧压为0.6～0.7MPa，流量为9000～12000m³/h，吹氧3～4min。

进一步地，所述步骤(3)氧化镁粉和硅粉、炭粉的加入量分别为5～8kg/t 球墨铸铁和2～4kg/t球墨铸铁。

进一步地，所述步骤(3)以氩气为载体的控制条件为：氩气压力为 0.6～0.7Mpa，流量为18～20m³/min，喷吹3～4min。

进一步地，所述步骤(3)中脱硫温度为1450～1550℃。

本发明和传统生产球墨铸铁的铁水冶炼工艺相比，具有以下优点：

1、可以根据用户提出的各种要求生产高质量的球墨铸铁，而且生产过程节能环保。

2、工艺过程简单、操作性强，整个过程热量损失少，节能环保；

3、脱磷效果和脱硫效果优异，随着喷吹，温度从1450—1550℃降至1350℃ 左右，通过观察铁水状态，每分钟石墨球从10个/mm²增加到80个/mm²，说明在脱硫过程中可以促进球墨化孕育过程，产品质量更好，并且工艺过程无需扒渣，金属收得率高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明偏心底憋渣铁包的结构示意图，其中，1、内圆柱炉身，2、外圆柱炉身，3、弧形炉底，4、水平炉底，5、出铁通道，6、出铁口，7、炉盖， 8、耳轴。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用以限制本发明，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

在本发明的实施例和对比例中采用光谱仪对铁水纯度和各组成含量进行测定。

实施例1

本实施例提供一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，在辽阳钢铁有限公司现场实施，是将高炉中冶炼的铁水在转炉中进行脱磷，再采用偏心底憋渣铁包进行渣铁分离，最后转入精炼铁水包进行脱硫，如图1所示，所述偏心底憋渣铁包的结构为：所述偏心底憋渣铁包包括成一体的内圆柱炉身、外圆柱炉身和炉底，所述内圆柱炉身比所述外圆柱炉身高15cm；所述内圆柱炉身的外壁和所述外圆柱炉身的内壁相切，两者之间的间隙形成出铁通道；所述内圆柱炉身顶部设有炉盖，炉盖为单侧开闭；所述外圆柱炉身设有耳轴；所述炉底由弧形炉底和水平炉底组成，所述弧形炉底沿所述外圆柱炉身中心线偏心设置，偏心角度为15°。

所述方法具体包括以下步骤：

(1)将烧结矿、球团矿、焦炭和喷煤加入高炉中冶炼成铁水；其中烧结矿的用量按照需得球墨铸铁的吨数×1.7×75％，球团矿的用量按照需得球墨铸铁的吨数×1.7×25％，焦炭的用量为510kg/t球墨铸铁，喷煤的用量为120kg/t 球墨铸铁。冶炼得到的铁水的指标如下：P 0.5％，Si 0.1％，C 3.8％，Mn 0.15％， Ti﹤0.8％。

(2)将铁水除表面浮渣后转移至转炉中，此时的温度为1600℃ 以上，加入铁酸钙，铁酸钙的加入量为铁水质量的2.5％，待体系温度控制在1400～1450℃，加入生石灰继续冶炼，生石灰的加入量为铁水质量的1.3％，并喷吹氧气一段时间，喷吹氧气的控制条件为：氧压为0.7MPa，流量为12000m³/h，吹氧4min；监测铁水磷含量达到 0.35％以下后出铁。本实施例采用复合脱磷剂，并且铁酸钙先加入，待温度降至1400～1450℃后再加入生石灰，并且喷氧的时间极短，就可以获得磷含量达到0.35％以下的铁水。

(3)出铁后将铁水转移至偏心底憋渣铁包中进行渣铁分离，该铁包可以实现渣铁的快速便捷分离，铁损少，温降少，出铁速度快。

(4)然后用100t/32t行车将偏心铁包吊起，出铁口倾斜约5°，形成足够的静压力，防止炉渣从铁水旋涡中流入精炼铁水包；偏心铁包渐渐倾斜到 12°～15°，保证铁水全部流至精炼铁水包，最后把铁渣倒入渣盆。将铁水进行精炼，以氩气为载体，携带氧化镁粉和硅粉喷吹，控制条件为：氩气压力为 0.6Mpa，流量为18m³/min，喷吹4min，进行脱硫处理，其中，氧化镁粉和硅粉的加入量分别为7kg/t球墨铸铁和4kg/t球墨铸铁，脱硫温度控制在1350～1400℃。

本实施例最终获得的铁水的指标如下：P＝0.009％，S＝0.006％，Si＝0.025％， C＝3.95％，Mn＝0.02％，Ti＝0.0016％，11种元素(钛＝0.0016％、铬＝0.01％、钒＝0.04％、钼＝0.005％、锑＝0.001％、铅＝0.001％、铋＝0.0005％、碲＝0.0005％、砷＝0.001％、硼＝0.0008％、铝＝0.005％)含量在≤0.00045。

实施例2

本实施例提供一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，在辽阳钢铁有限公司现场实施，是将高炉中冶炼的铁水在转炉中进行脱磷，再采用偏心底憋渣铁包进行渣铁分离，最后转入精炼铁水包进行脱硫，所述偏心底憋渣铁包的结构同实施例1。

所述方法具体包括以下步骤：

(1)将烧结矿、球团矿、焦炭和喷煤加入高炉中冶炼成铁水；其中烧结矿的用量按照需得球墨铸铁的吨数×1.7×70％，球团矿的用量按照需得球墨铸铁的吨数×1.7×30％，焦炭的用量为510kg/t球墨铸铁，喷煤的用量为120kg/t 球墨铸铁。

(2)将铁水除表面浮渣后转移至转炉中，此时的温度为1550℃以上，加入烧结矿，烧结矿的加入量为铁水质量的3.0％，待体系温度控制在 1400～1450℃，加入生石灰继续冶炼，生石灰的加入量为铁水质量的1.3％，并喷吹氧气一段时间，喷吹氧气的控制条件为：氧压为0.6MPa，流量为 10000m³/h，吹氧4min；监测铁水磷含量达到0.35％以下后出铁。本实施例采用复合脱磷剂，并且烧结矿先加入，待温度降至1400～1450℃后再加入生石灰，并且喷氧的时间极短，就可以获得磷含量达到0.35％以下的铁水。

(3)出铁后将铁水转移至偏心底憋渣铁包中进行渣铁分离；该铁包可以实现渣铁的快速便捷分离，铁损少，温降少，出铁速度快。

(4)然后用100t/32t行车将偏心铁包吊起，出铁口倾斜约5°，形成足够的静压力，防止炉渣从铁水旋涡中流入精炼铁水包；偏心铁包渐渐倾斜到 12°～15°，保证铁水全部流至精炼铁水包，最后把铁渣倒入渣盆。将铁水进行精炼，以氩气为载体，携带氧化镁粉和硅粉喷吹，控制条件为：氩气压力为 0.7Mpa，流量为20m³/min，喷吹4min，进行脱硫处理，其中，氧化镁粉和硅粉的加入量分别为8kg/t球墨铸铁和3kg/t球墨铸铁，脱硫温度控制在1350～1400℃。

冶炼得到的铁水的指标如下：P＝0.011％，S＝0.007％，Si＝0.02％，C＝3.9％，Mn＝0.02％，Ti＝0.0017％，11种元素(钛＝0.0017％、铬＝0.01％、钒＝0.04％、钼＝0.005％、锑＝0.001％、铅＝0.001％、铋＝0.0005％、碲＝0.0005％、砷＝0.001％、硼＝0.0008％、铝＝0.005％)含量在≤0.00045。

对比例1

本对比例和实施例1的区别在于：在步骤(2)将铁水除表面浮渣后转移至转炉中，此时的温度为1600℃以上，直接加入铁酸钙和生石灰。

最终获得的铁水指标为：P＝0.018％，S＝0.015％，Si＝0.02％，C＝3.18％， Mn＝0.05％，Ti＝0.003％，11种元素(钛＝0.003％、铬＝0.01％、钒＝0.04％、钼＝0.005％、锑＝0.001％、铅＝0.001％、铋＝0.0005％、碲＝0.0005％、砷＝0.001％、硼＝0.0008％、铝＝0.005％)含量在≤0.00045。

对比例2

本对比例和实施例1的区别在于：喷吹氧气的控制条件为：氧压为 1.2MPa，流量为12000m³/h，吹氧30min。

最终获得的铁水指标为：P＝0.015％，S＝0.015％，Si＝0.027％，C＝3.59％， Mn＝0.06％，Ti＝0.002％，11种元素(钛＝0.002％、铬＝0.01％、钒＝0.04％、钼＝0.005％、锑＝0.001％、铅＝0.001％、铋＝0.0005％、碲＝0.0005％、砷＝0.001％、硼＝0.0008％、铝＝0.005％)含量在≤0.00045。

对比例3

本对比例和实施例1的区别在于：脱硫剂只加入镁粉。

最终获得的铁水指标为：P＝0.028％，S＝0.025％，Si＝0.02％，C＝3.20％，Mn ＝0.03％，Ti＝0.0016％，11种元素(钛＝0.0016％、铬＝0.012％、钒＝0.003％、钼＝0.005％、锑＝0.0008％、铅＝0.0008％、铋＝0.0005％、碲＝0.0005％、砷＝0.0015％、硼＝0.0008％、铝＝0.0009％)含量在≤0.00045。

对比例4

按照现有生产球墨铸铁过程冶炼铁水，具体过程如下：

(1)将高纯生铁、高纯低碳钢及回炉料按照重量百分比分别为75％、10％和15％配料，加入增碳剂，融化成铁水；高纯生铁中各种元素质量含量控制在：C≥3.9％，Si 0.4～1.1％，Mn≤0.2％，P≤0.025％，Ti＜0.8％，S＜0.02；

(2)铁水融化后加入覆盖剂，升温至1550～1600℃高温过热，加入SiC 融化后出炉；

(3)将铁水转移至普通铁包中进行渣铁分离，将铁水进行精炼，加入氧化镁粉进行脱硫，脱硫温度控制在1450℃左右。

最终获得的铁水指标为：P＝0.032％，S＝0.020％，Si＝0.02％，C＝3.90％，Mn ＝0.02％，Ti＝0.002％，11种元素(钛＝0.002％、铬＝0.01％、钒＝0.004％、钼＝0.005％、锑＝0.0008％、铅＝0.0008％、铋＝0.0005％、碲＝0.0005％、砷＝0.0015％、硼＝0.0008％、铝＝0.0008％)含量在≤0.00045。

中国铸造协会发布的《铸造用高纯生铁-ZXB/T0001-2011》，其中生产铸造用高纯铁标准如表1所示。

表1铸造用高纯生铁及特级牌号和化学成分

铸造用高纯生铁中：钛、铬、钒、钼、锑、铅、铋、碲、砷、硼、铝等 11种元素含量(特级≤0.06％；一级、二级0.06％～0.1％)。可见，本发明获得的高纯铁水不但达标，而且标准远超该标准。

综上，本发明和传统生产球墨铸铁的铁水冶炼工艺相比，具有以下有点：

3、脱磷效果和脱硫效果优异，通过观察铁水状态，每分钟石墨球从10 个/mm²增加到80个/mm²，说明在脱硫过程中可以促进球墨化孕育过程，产品质量更好，并且工艺过程无需扒渣，金属收得率高

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，是将高炉中冶炼的铁水在转炉中进行脱磷，再采用偏心底憋渣铁包进行渣铁分离，最后转入精炼铁水包进行脱硫；所述偏心底憋渣铁包包括成一体的内圆柱炉身、外圆柱炉身和炉底，所述内圆柱炉身比所述外圆柱炉身高10～20cm；所述内圆柱炉身的外壁和所述外圆柱炉身的内壁相切，两者之间的间隙形成出铁通道；所述内圆柱炉身顶部设有炉盖；所述外圆柱炉身设有耳轴；所述炉底由弧形炉底和水平炉底组成，所述弧形炉底沿所述外圆柱炉身中心线偏心设置，偏心角度为15～20°；所述方法具体包括以下步骤：

(1)将烧结矿、球团矿、焦炭和喷煤加入高炉中冶炼成铁水；

(2)将铁水除表面浮渣后转移至转炉中，控制温度在1300～1400℃，加入脱磷剂继续冶炼，脱磷剂为铁酸钙或烧结矿与生石灰，其中，铁酸钙或烧结矿的加入量为铁水质量的2～3％，生石灰的加入量为铁水质量的1～1.5％；并喷吹氧气一段时间，喷吹氧气的控制条件为：氧压为0.6～0.7MPa，流量为9000～12000m³/h，吹氧3～4min；监测铁水磷、钛、锰含量达标后出铁；

(4)将渣铁分离后的铁水转入精炼铁水包中进行精炼，以氩气为载体，喷吹氧化镁粉、硅粉、炭粉进行脱硫、增硅、增炭处理，以氩气为载体的控制条件为：氩气压力为0.6～0.7MPa ，流量为18～20m³/min，喷吹3～4min；氧化镁粉和硅粉、炭粉的加入量分别为5～8kg/t球墨铸铁和2～4kg/t球墨铸铁，脱硫温度为1450～1550℃。

2.如权利要求1所述的一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述步骤(2)中加入的脱磷剂为铁酸钙与生石灰，其中，铁酸钙的加入量为铁水质量的2.5％，生石灰的加入量为铁水质量的1.3％。

3.如权利要求2所述的一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述步骤(2)中铁水加入转炉后，先将入铁酸钙或烧结矿，待铁水温度降至1300～1400℃，再加入生石灰继续冶炼。

4.如权利要求3所述的一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述烧结矿为RO2.0～2.2的高碱度烧结矿。